В 2020 году объем хранилищ электроэнергии вырос на 62% с добавлением 5 ГВт мощности (9 ГВтч емкости), сообщило агентство Wood Mackenzie в своем обзоре Global energy storage outlook H1 2021 («Перспективы глобального накопления энергии на первое полугодие 2021 года»).
Таким образом, общий объем рынка накопителей энергии, констатирует агентство, превысил 27 ГВтч.
В 2020-2030 годах, по прогнозу Wood Mackenzie, совокупный среднегодовой темп роста рынка накопителей (Compound Annual Growth Rate, CAGR) составит 33%, или 70 ГВтч в год, что доведет суммарную емкость накопителей к 2030 году до 729 ГВтч, рынок вырастет в 27 раз.
Ежегодный и совокупный рост рынка накопителей
Емкость будет расти неравномерно по регионам. В 2020 году быстрее всего рынок рос в Азиатско-Тихоокеанском регионе, но к 2025 году его обгонит Америка. В Европе высоких темпов роста не прогнозируется.
Общий размер рынка по регионам и CAGR на 2013-2020, 2020-2025 и 2025-2030 годы
Глобальный уровень развертывания накопителей энергии в 2020 году все еще недостаточен. К 2025 году доля глобального рынка хранения энергии по сравнению с мировым рынком энергии солнца и ветра составит всего 3%.
Общая мощность солнечной и ветровой энергии и емкости накопителей, 2016-2025 годы
Столь незначительное присутствие накопителей на рынке объясняется их непомерно высокой стоимостью. Увеличение расходов на электроэнергию для потребителей в схеме «ветер-солнце-аккумуляторы» получается разным при разных временных моделях снабжения потребителей только от аккумуляторов, но минимальные цифры показывают удвоение этих расходов, если батарея рассчитана на снабжение домохозяйства в течение 24 часов.
В 2020 году в глобальные проекты по хранению энергии было вложено около 5,4 млрд долларов США в виде новых инвестиций, в результате чего общий объем инвестиций в рынок аккумуляторов энергии увеличился примерно до 22 млрд долларов США. К 2025 году общий объем инвестиций, вероятно, достигнет 86 миллиардов долларов США – это соответствует 24% совокупного годового темпа роста. После 2025 года агентство ожидает еще более резкого роста инвестиций.
В четвертом квартале 2020 года суммарно в мире было развернуто хранилищ мощностью 2156 МВт, что на 182% больше, чем в третьем квартале 2020 года. В США в четвертом квартале 2020 года было развернуто 3,5 ГВтч хранилищ, что на 214% больше, чем в 2019 году.
В 2020 году рынок начал переходить от малогабаритных батарей кратковременного использования к четырехчасовым. К 2030 году аналитики агентства ожидают, что средний размер литий-ионных проектов значительно вырастет.
Covid-19 в разной степени ощущается в разных регионах за последний год. Основным воздействием пандемии на рынок нежилых помещений стало падение промышленного и коммерческого спроса на электроэнергию. Между тем «новая норма» работы из дома побудила домохозяйства с высокими затратами на электроэнергию устанавливать солнечные батареи на крыше, чтобы снизить свои счета за электроэнергию.
Рост количества солнечных панелей на крышах сделали Германию лидером в этом сегменте рынка жилой недвижимости в 2020 году. Немецкая компания EUPD Research подсчитала, что на крышах одно- и двухквартирных домов в Германии установлено 1,3 миллиона солнечных фотоэлектрических систем, это 11% индивидуальных и двухквартирных домов, подходящих для установки солнечной электростанции. Процент домашних кровельных электростанций для рассматриваемого типа зданий колеблется от 21% на юге Германии до нуля в некоторых северных регионах.
В последние годы наблюдается постоянный рост мощности солнечных установок. Если в 2016 году средняя мощность новых систем составляла 6,4 киловатта, то в 2020 году, как определили аналитики, 7,5 киловатт. Большая часть новых кровельных солнечных станций устанавливается вместе с домашними системами хранения энергии. Средняя ёмкость домашних накопителей, установленных в 2020 году, составила восемь киловатт-часов. Отметим, что рост мощности кровельных батарей и емкости домашних накопителей имеет экономический смысл только при очень дорогой электроэнергии и ненадежности энергоснабжения.
На рынке систем хранения мощности в настоящее время наблюдается неустойчивый баланс между системами FTM и BTM, то есть накопители стоят со стороны производителя или со стороны потребителя.
Аналитики Wood Mackenzie считают, что в США в настоящее время преобладают системы FTM, которыми снабжаются производители энергии для коммьюнити. Все чаще лицензии на производство электроэнергии за счет ветра и солнца выдаются только при строительстве одновременно накопителей достаточной мощности. Эти накопители рассчитываются на час-два энергоснабжения, которые считаются достаточными, чтобы снабжающие компании могли принять необходимые меры.
Хранилища показали, что они играют важную роль при отключениях питания и событиях, связанных с отказоустойчивостью.
Сравнение отключений у калифорнийского оператора энергоснабжения CAISO и техасского ERCOT позволяет сделать несколько выводов.
• Когда в августе 2020 года в Калифорнии погас свет, он оставался выключенным от 30 минут до двух с половиной часов. Когда веерные отключения закончились и электричество вернулось в сеть, те, у кого было аккумуляторное хранилище или солнечные панели оказались в состоянии пережить это событие относительно благополучно, выдержав ограниченные отключения в зависимости от времени отключения и объема их личного источника энергии.
• На самом деле это было именно то, что имела в виду Калифорния, когда перенаправляла средства из программы стимулирования самогенерации (SGIP) к приложениям отказоустойчивости – обеспечение буфера для экстремальных погодных явлений и вынужденных отключений из-за проблем с лесными пожарами.
• Первоначальные оценки показали, что ограниченный парк хранилищ перед счетчиком также показал хорошие результаты, и что всплеск развертывания (400 МВт четырехчасового хранилища появилось в сети после веерных отключений с прогнозом емкости 1,6 ГВт только в 2021 году) может смягчить необходимость дальнейших отключений.
• Для сравнения, перебои, произошедшие в Техасе, которые привели к нехватке 20-30 ГВт мощности и продолжались более 70 часов, представляют собой ошеломляюще более сложную проблему, и роль хранилища для нее не так сразу ясна. Четырехчасовые системы FTM, даже если они были распространены в Техасе, имеют небольшой потенциал для смягчения многодневного события, и в ближайшие годы Техас увидит лишь несколько ГВт онлайн-хранилищ.
• В принципиально устойчивой сетке хранилище имеет огромные возможности для смягчения экстремальных событий. Однако в идеальном шторме событие «черный лебедь», с которым столкнулся Техас в ноябре прошлого года, показало, что сохранение энергоснабжения может опираться только на генерацию и передачу энергии. Чтобы смягчить отключение питания или нехватку емкости более чем на 4-10 часов, потребуется технология хранения энергии следующего поколения.
В обзоре приведена таблица анализа этих двух случаях при разном расположении накопителей (FTM и BTM) и ограничения энергии в энергосистеме Канзаса (Southwest Power Pool, SPP).
Анализ потенциала хранения для смягчения последствий события в стиле CAISO или ERCOT
| Событие | CAISO. Август 2020: отключения от 30 до 150 минут | SPP. Февраль 2021: веерные отключения, разная продолжительность | ERCOT 2011: 7-часовые отключения | ERCOT 2021: 70-часовые отключения |
| Хранение FTM | Продолжительность в пределах стандартных требований к достаточности ресурсов | Хранение в сети доступно для реагирования, но мало стимулов для увеличения продолжительности | Требования к продолжительности становятся менее экономичными более четырех часов, но все еще выполнимыми | Для обеспечения экономической емкости свыше 4-8 часов, вероятно, потребуются прорывные технологии хранения следующего поколения |
| Вспомогательные услуги | Отличная возможность для резервов, а также, вероятно, высокие клиринговые цены для регулирования частоты | Регулирование рынка и создание резервов обеспечили бы сильный стимул, но срок действия ограничен | Доход во время подобных событий, вероятно, высокий, но более короткие сроки ограничивают потенциал устойчивости | В то время как клиринговые цены резко выросли, обеспечивая большие экономические стимулы, ограниченные энергетические ресурсы будут бороться за снижение потребностей в электроэнергии |
| Отказоустойчивость BTM | 2-часовые системы являются распространенными и были бы хорошо расположены для обеспечения резервного питания | Если веерные отключения действительно “накатывают”, то 2-часовые системы обеспечивают эффективную помощь клиентам | Продолжительность начинает превышать емкость хранилища – ограничение нагрузки на ключевые функции становится более критичным | Продолжительность простоя резко превышает емкость хранилища – потребуется создание генерации на месте для смягчения последствий |
| Отказоустойчивость BTM – солнце плюс хранилище | Системы с солнечными парами, вероятно, перестраиваются для более коротких отключений, но обеспечивают буфер для более длительных отключений | Зимняя солнечная мощность ограничена, но, вероятно, смягчает некоторые более длительные перебои в работе в паре с хранилищем | При снижении нагрузки солнечная энергия вносит свой вклад, но перебои в работе на ночь не приносят пользы | Солнечная энергия на месте потенциально обеспечивает генерацию, необходимую для запуска критических систем с батареей для переключения мощности |
| Хранение как актив передачи | Перемещение энергии из ограниченных регионов имеет высокий потенциал для ограниченной продолжительности, особенно для балансирования переменных возобновляемых источников энергии | Правила работы SPP отстают от правил CAISO, но потенциал остается | Виртуальное переключение генерации эффективно, но менее экономично при более длительной продолжительности | Даже при более длительной продолжительности хранения будет трудно экономически справиться с переключением практически более 70 часов генерации |
Похожие с Wood Mackenzie прогнозы предлагают и другие аналитики. Согласно исследованию, опубликованному исследовательской фирмой Frost & Sullivan, к 2030 году глобальный рынок аккумуляторов энергии в сети будет иметь совокупный годовой темп роста 23%, поскольку национальные планы в области энергетики и декарбонизации стимулируют спрос на аккумуляторы энергии.
Ожидается, что годовая электрическая мощность достигнет 19,3 ГВт с 8,5 ГВт в 2020 году, в результате чего к 2030 году накопленная мощность составит 134,6 ГВт (437,4 ГВтч).
Ожидается, что этот растущий спрос на хранилища увеличит годовой доход рынка с 2 миллиардов долларов в 2020 году до примерно 16 миллиардов долларов к 2030 году.
Согласно исследованию, расширение использования возобновляемых источников энергии и продолжающееся снижение стоимости аккумуляторных систем хранения энергии поставят эту технологию во главу угла национальных энергетических планов.
По-прежнему существуют страны, которые ставят цели производить 50% своей общей энергии из возобновляемых источников к 2030 году. Установки возобновляемой энергии необходимо будет интегрировать с системами хранения энергии на батареях, чтобы обеспечить хранение избыточной энергии в периоды, когда выработка высока для диспетчеризации во время, когда генерация низкая, а спрос высокий.
В 2020 году рынок оказался устойчивым к COVID-19, при этом количество установок увеличилось на 47,3% или 2,4 ГВт.